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明場(chǎng)與暗場(chǎng)照明在機(jī)器視覺中的應(yīng)用（二）

2022/11/16

如果將高角度入射光產(chǎn)生一個(gè)“明亮”的視場(chǎng)的情況定義為明場(chǎng)，那么暗場(chǎng)則是在低入射角下產(chǎn)生一個(gè)的“黑暗”的視場(chǎng)(圖2.1)。那么如何產(chǎn)生“暗”場(chǎng)?暗場(chǎng)照明是圓形光源以45度照明物料表面且最早用于顯微鏡。如今在機(jī)器視覺的普遍使用中，我們還可以看到非常低角度的暗場(chǎng)，光源角度低至10-15度(圖2.2)，并且在單個(gè)方向上呈現(xiàn)的不只是圓形光源。圖3.1和3.2說明了明場(chǎng)照明和暗場(chǎng)照明在鏡面上的不同效果。

為了更好理解暗場(chǎng)照明的產(chǎn)生和使用，要考慮反射角等于入射角，同樣也要清楚是表面的屬性決定了光的反射。如果通過測(cè)量出入射角能夠推測(cè)出圖3.1和圖3.2中的光函數(shù)圖的反射角，從而便知道暗場(chǎng)的產(chǎn)生。

在明場(chǎng)環(huán)光照明中，如果從鏡面反射的光返回到透鏡，則會(huì)收到大量光線;實(shí)際上，大部分的光都被反射到相機(jī)上，圖3.1表示出這種效應(yīng)的產(chǎn)生。對(duì)比圖3.2中低角度暗場(chǎng)照明環(huán)光的投射光量，發(fā)現(xiàn)大部分光從相機(jī)反射出去而沒有被收集，因此便會(huì)得到一個(gè)“暗場(chǎng)”。但由于缺陷表面細(xì)節(jié)特征與鏡面反射特征不同，相機(jī)接收到有缺陷的表面便會(huì)有所不同(見圖4)。所以通過這種方式可以有效地檢查鏡子表面的劃痕。

圖4

圖5.1和5.2說明了一些常見檢測(cè)中暗場(chǎng)與明場(chǎng)照明的另一個(gè)例子。圖5.1中的圖像是用標(biāo)準(zhǔn)同軸明場(chǎng)照明環(huán)形光源拍攝的，而圖5.2中的圖像是由暗場(chǎng)照明(圖5.3)生成的。雖然這兩種圖像都相對(duì)清晰，且暗場(chǎng)照明的圖像可能不會(huì)改變，但是污點(diǎn)可能在明場(chǎng)照明圖像中明顯可見，因此明場(chǎng)照明有可能影響檢查結(jié)果。

暗場(chǎng)照明都是在非常低的入射角下應(yīng)用的，從而產(chǎn)生一個(gè)完全黑暗的場(chǎng)，但并這非必然。在下面的例子中，通過使用接近45度的離光軸并利用暗場(chǎng)效應(yīng)，從而消除鏡面眩光問題。
下面展現(xiàn)出以一定的角度應(yīng)用環(huán)形光源和條形光源的效果，大部分光從相機(jī)中反射，從而消除了鏡面眩光，但仍然有足夠的光源來捕捉物料表面細(xì)節(jié)。圖6.1是由同軸亮場(chǎng)照明而產(chǎn)生的圖像，圖6.2中是用相同的光移離軸以產(chǎn)生消除反光的圖像。

通過比較明場(chǎng)和暗場(chǎng)照明技術(shù)的應(yīng)用和效果，兩種技術(shù)都有不同的使用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。若不產(chǎn)生鏡面眩光，定向或部分明場(chǎng)照明是使用最廣泛的；對(duì)于暗場(chǎng)照明，特別是環(huán)形光源也必須放置在非常靠近物料的地方。除了圓頂光源和背光源系列，幾乎所有的光只需要與物料表面呈45度或更小就可以在暗場(chǎng)

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